對于芯片制造工藝,可能多數(shù)人更在意芯片是多少納米制程,但是對于封裝技術(shù)卻并不太在意。Intel去年提出了全新的六大戰(zhàn)略支柱,其中封裝(Package)也占據(jù)很重要的一個位置,足見其重要性。
作為芯片制造過程的最后一步,封裝在電子供應(yīng)鏈中看似不起眼,卻一直發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用。作為處理器和主板之間的物理接口,封裝為芯片的電信號和電源提供著陸,尤其隨著行業(yè)的進(jìn)步和變化,先進(jìn)封裝的作用越來越凸顯。
另一方面,半導(dǎo)體工藝和芯片架構(gòu)的日益復(fù)雜,制程工藝的推進(jìn)也越來困難,傳統(tǒng)SoC二維單芯片思路已經(jīng)逐漸行不通,chiplet多個小芯片組合或堆疊在一起的2.5D/3D封裝成為大勢所趨。
AMD剛發(fā)布的第三代銳龍以及即將發(fā)布的第二代霄龍,就是這種變化的一個典型代表,都用了chiplet小芯片設(shè)計,將原本一個單獨的大2D芯片拆分開來,不同模塊做成不同的小芯片,再整合堆疊到一起。
Intel此前也陸續(xù)推出了EMIB 2.5D、Foveros 3D封裝技術(shù),前者的代表是去年集成了Vega GPU核心的Kaby Lake-G,后者則會在今年底有Lakefiled,融合10nm、22nm制程工藝。
近日,在本周舊金山舉辦的SEMICON West大會上,Intel介紹了三項全新的先進(jìn)芯片封裝技術(shù):Co-EMIB、ODI、MDIO。基本原則都是使用最優(yōu)工藝制作不同IP模塊,然后借助不同的封裝方式、高帶寬低延遲的通信渠道,整合在一塊芯片上,構(gòu)成一個異構(gòu)計算平臺。此外,英特爾還推出了一系列全新基礎(chǔ)工具,包括EMIB、Foveros技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用,新的全方位互連(ODI)技術(shù)等。
一、Co-EMIB
Foveros 3D封裝是Intel在今年初的CES上提出的全新技術(shù),首次為CPU處理器引入3D堆疊設(shè)計,可以實現(xiàn)芯片上堆疊芯片,而且能整合不同工藝、結(jié)構(gòu)、用途的芯片,相關(guān)產(chǎn)品將從2019年下半年開始陸續(xù)推出。而EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)技術(shù)則是幾年前英特爾推出的2D封裝技術(shù)。
而Co-EMIB就是利用高密度的互連技術(shù),將EMIB 2D封裝和Foveros 3D封裝技術(shù)結(jié)合在一起,實現(xiàn)高帶寬、低功耗,以及相當(dāng)有競爭力的I/O密度。
Co-EMIB能連接更高的計算性能和能力,讓兩個或多個Foveros元件高速互連,從而基本達(dá)到接近SoC性能,還能以非常高的帶寬和非常低的功耗連接模擬器、內(nèi)存和其他模塊。
Intel介紹的一個示例就包含四個Foveros堆棧,每一個都有八個小的計算芯片,通過TSV硅通孔與基底裸片相連,同時每個Foveros堆棧通過Co-EMIB連接兩個相鄰的堆棧,HBM顯存和收發(fā)器也是通過Co-EMIB組織在一起。
在現(xiàn)場,Intel還拿出了幾顆概念性的樣品,可以看出在一塊基板上都有很多個裸片(Die),且大小、功能各異,整合方式也不一樣。
二、ODI
ODI全稱是Omni-Directional Interconnect,也就是全方位互連技術(shù),為封裝中小芯片之間的全方位互連通信提供了更大的靈活性。
Omni-Path正是Intel用在數(shù)據(jù)中心里的一種高效互連方式。Directional(方向性)所代表的,則是ODI既可以水平互連,也可以垂直互連。
ODI封裝架構(gòu)中,頂部的芯片可以像EMIB下一樣,與其他小芯片進(jìn)行水平通信,還可以像Foveros下一樣,通過硅通孔(TSV)與下面的底部裸片進(jìn)行垂直通信。
ODI利用更大的垂直通孔,直接從封裝基板向頂部裸片供電,比傳統(tǒng)硅通孔更大、電阻更低,因而可提供更穩(wěn)定的電力傳輸,同時通過堆疊實現(xiàn)更高的帶寬和更低的時延。
此外,這種方法減少了基底芯片所需的硅通孔數(shù)量,為有源晶體管釋放更多的面積,并優(yōu)化了裸片的尺寸。
三、MDIO
MDIO意思是Multi-Die IO,也就是多裸片輸入輸出,是AIB(高級互連總線)的進(jìn)化版,為EMIB提供一個標(biāo)準(zhǔn)化的SiP PHY級接口,可互連多個chiplet。
針腳帶寬從2Gbps提高到5.4Gbps,IO電壓從0.9V降低至0.5V,并且號稱比臺積電最近宣布的LIPNCON高級的多。
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原文標(biāo)題:詳解Intel三大全新封裝技術(shù):繼續(xù)推動摩爾定律的新動力!
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